(57)【要約】【課題】簡易な構成でセル電圧を監視することができる燃料電池スタックおよびその燃料電池スタックの制御方法の提供。【解決手段】水素イオン伝導性高分子電解質膜１１と、水素イオン伝導性高分子電解質膜１１の両面に配置した一対の電極１２，１３と、電極１２，１３の一方に燃料ガスを供給し他方に酸化剤ガスを供給するガス流路１７，１８を形成した一対の導電性のセパレータ１５，１６とを具備した燃料電池単セル１、および前記燃料電池セル１の発電電力を外部へ取り出すための電力取り出し部を備え、前記燃料電池単セル１を複数個積層してなる燃料電池スタックにおいて、燃料電池単セル１の電圧を評価するための電圧評価部として機能する集積回路４を、１又は複数の燃料電池単セル１毎に設け、集積回路４が出力する前記１又は複数の燃料電池単セル１の電圧に応じた電気信号を、前記電力取り出し部から外部へ出力するように構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を形成した一対の導電性のセパレータとを具備した燃料電池単セル、および前記燃料電池セルの発電電力を外部へ取り出すための電力取り出し部を備え、前記燃料電池単セルを複数個積層してなる燃料電池スタックにおいて、
前記燃料電池単セルの電圧を評価するための電圧評価部を、１又は複数の前記燃料電池単セル毎に設け、
前記電圧評価部が出力する前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に応じた電気信号を、前記電力取り出し部から外部へ出力するように構成されていることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルの発電電力を電源とする、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに電気的に接続されている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記燃料電池単セルが有するセパレータには冷却水用の流路が形成されており、
前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに形成された冷却水用の流路の近傍に配置されている、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記電圧評価部は、前記電力取り出し部を介して、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルを識別するための電気信号を外部へ出力するように構成されている、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記電圧評価部は、前記電力取り出し部を介して、デジタル化された電気信号を外部へ出力するように構成されている、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記電圧評価部は、温度を検出するための温度センサを有しており、前記電力取り出し部を介して、該温度センサによって検出された温度に応じた電気信号を外部へ出力するように構成されている、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を形成した一対の導電性のセパレータとを具備した燃料電池単セル、前記燃料電池セルの発電電力を外部へ取り出すための電力取り出し部、および１又は複数の前記燃料電池単セル毎に設けられた前記燃料電池単セルの電圧を評価するための電圧評価部を備え、前記燃料電池単セルを複数個積層してなる燃料電池スタックの制御方法であって、
前記電力取り出し部を介して、前記電圧評価部から出力された前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に応じた信号に基づいて、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧を推定し、
推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に基づいて、該１又は複数の燃料電池単セルの運転条件を変化させることを特徴とする燃料電池スタックの制御方法。
【請求項９】
推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０．９Ｖ以上であるか否かを判定し、
前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０．９Ｖ以上であると判定した場合、前記電圧評価部を用いて、該１又は複数の燃料電池単セルが有する一対の電極間に電流を流す、請求項８に記載の燃料電池スタックの制御方法。
【請求項１０】
推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であるか否かを判定し、
前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であると判定した場合、該１又は複数の燃料電池単セルに対して供給する燃料ガスの流量を増大する、請求項８に記載の燃料電池スタックの制御方法。
【請求項１１】
推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であるか否かを判定し、
前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であると判定した場合、前記１又は複数の燃料電池単セルに対して供給する酸化剤ガスの流量を増大する、請求項８に記載の燃料電池スタックの制御方法。
【請求項１２】
推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖ以下であるか否かを判定し、
前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖ以下であると判定した場合、前記電圧評価部を用いて、該１又は複数の燃料電池単セルが有する一対の電極間を短絡する、請求項８に記載の燃料電池スタックの制御方法。
【請求項１３】
前記電圧評価部は、温度を測定するための温度センサを有し、該温度センサによって測定された温度に応じた電気信号を前記電力取り出し部を介して外部へ出力するように構成され、
前記燃料電池単セルが有するセパレータには冷却水用の流路が形成されており、
前記電力取り出し部を介して、前記電圧評価部から出力された前記温度に応じた電気信号に基づいて、前記１又は複数の燃料電池単セルの温度が該１又は複数の燃料電池単セルと隣り合う１又は複数の燃料電池単セルの温度よりも所定値以上高いか否かを判定し、
前記１又は複数の燃料電池単セルの温度が該１又は複数の燃料電池単セルと隣り合う１又は複数の燃料電池単セルの温度よりも所定値以上高いと判定した場合、前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに形成された前記冷却水用の流路に対して供給する冷却水の流量を増大する、請求項８に記載の燃料電池スタックの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の燃料電池単セルが積層してなる燃料電池スタックに関し、特に燃料電池単セルの電圧を検出することができる燃料電池スタック、およびその燃料電池スタックの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子電解質型燃料電池（以下、単に燃料電池という）は、高分子電解質膜の片側の面に燃料ガスを、他方の面に空気等の酸化含有ガスをそれぞれ供給し、高分子電解質膜を介した化学反応を起こすことによって水を合成し、これによって生じる反応エネルギーを電気的に取り出すことを基本原理としている。
【０００３】
このような燃料電池の基本発電素子は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜と、高分子電解質膜の両面に形成され、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする一対の触媒層（アノード触媒層およびカソード触媒層）と、この一対の触媒層を挟んで配置され、通気性および電子伝導性を併せ持つ主に炭素繊維からなるガス拡散電極とから構成されている。この基本発電素子はＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：電解質膜電極接合体）と呼ばれている。
【０００４】
燃料電池は、前述したＭＥＡと、このＭＥＡを挟持する、燃料ガス流路が形成されたアノード側セパレータおよび酸素含有ガス流路が形成されたカソード側セパレータとを備える燃料電池単セル（以下、単にセルという）から構成される。一個のセルの起電力は０．７乃至０．９Ｖ程度である。一般に、数十から数百のセルを積層してなる燃料電池スタックとして使用される。
【０００５】
燃料電池スタックを構成する各セルはそれぞれ独立して発電するため、それらのセルの運転状態は同一ではない。そのため、燃料電池スタックを安定して動作させるために、各セルの運転状態を監視し、異常が認められた場合にはそのセルを交換する等の管理を行わなければならない。
【０００６】
燃料電池スタックを構成する各セルの運転状態を監視するためには、当該セルの電圧を検出する必要がある。例えば、燃料電池スタックに供給するガス量が最適ではないためにガス流路の後段側に位置するセルの電圧が低下したり、寿命によりいくつかのセルの電圧が低下した場合等において、各セルの電圧を検出することができれば異常を起こしたセルを特定することが可能になる。このように異常を起こしたセルが特定できた場合、そのセルの交換を行ったり、運転条件（ガス流量，電流量，冷却水流量等）の最適化を図る等、各種の対応を講じることが可能となる。
【０００７】
従来から、各セルの電圧を測定することを可能にする燃料電池スタックが提案されている。例えば、各セルが比較的厚いカーボン材のセパレータを有しており、そのセパレータに形成された丸孔に電線の端子であるバナナクリップが取り付けられた燃料電池スタックが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この場合、セパレータは、バナナクリップおよび電線を介して、燃料電池スタックの外部に設けられたセル電圧検出回路と接続されており、そのセル電圧検出回路によって各セルの電圧が検出される。
【０００８】
また、セルのセパレータの端面にピン状またはＬ字状の端子が取り付けられた燃料電池スタックが提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。この場合も同様に、セパレータがピン状またはＬ字状の端子および電線を介して燃料電池スタックの外部に設けられたセル電圧検出回路と接続されており、そのセル電圧検出回路によって各セルの電圧が検出される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２８３１６６号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３９８２８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の燃料電池スタックの場合、燃料電池スタックの外部に設けられたセル電圧検出回路と各セルとが電線を介して接続されている。そのため、燃料電池スタックとセル電圧検出回路との間にはセルの数だけ配線が必要となる。したがって、配線作業が非常に煩雑となるという問題があった。
【００１１】
また、燃料電池スタックは断熱材で覆われる場合が多い。このような断熱材の取り付け作業および取り外し作業において、燃料電池スタックおよびセル電圧検出回路間の配線が邪魔になり、作業性が著しく損なわれるという問題があった。
【００１２】
さらに、燃料電池スタックの特定のセルが不良な場合であって、そのセルを交換するとき、そのセルに接続されている配線を取り外すだけではなく、新たなセルに対して配線し直す必要がある等、セルの交換作業が困難であるという問題があった。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で各セルの電圧を検出することができる燃料電池スタック、およびその燃料電池スタックの制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を形成した一対の導電性のセパレータとを具備した燃料電池単セル、および前記燃料電池セルの発電電力を外部へ取り出すための電力取り出し部を備え、前記燃料電池単セルを複数個積層してなる燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池単セルの電圧を評価するための電圧評価部を、１又は複数の前記燃料電池単セル毎に設け、前記電圧評価部が出力する前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に応じた電気信号を、前記電力取り出し部から外部へ出力するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように電圧評価部が電力取り出し部を介して電気信号を出力するように構成されているので、従来のように各セルとセル電圧検出回路との間の配線が不要となる。そのため、セルの交換などのメンテナンス作業が従来よりも容易に行うことができる。
【００１６】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルの発電電力を電源とすることが好ましい。
【００１７】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに電気的に接続されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池単セルが有するセパレータには冷却水用の流路が形成されており、前記電圧評価部は、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに形成された冷却水用の流路の近傍に配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記電圧評価部は、前記電力取り出し部を介して、該電圧評価部に係る前記１又は複数の燃料電池単セルを識別するための電気信号を外部へ出力するように構成されていることが好ましい。
【００２０】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記電圧評価部は、前記電力取り出し部を介して、デジタル化された電気信号を外部へ出力するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記発明に係る燃料電池スタックにおいて、前記電圧評価部は、温度を検出するための温度センサを有しており、前記電力取り出し部を介して、該温度センサによって検出された温度に応じた電気信号を外部へ出力するように構成されていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る燃料電池スタックの制御方法は、水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給し他方に酸化剤ガスを供給するガス流路を形成した一対の導電性のセパレータとを具備した燃料電池単セル、前記燃料電池セルの発電電力を外部へ取り出すための電力取り出し部、および１又は複数の前記燃料電池単セル毎に設けられた前記燃料電池単セルの電圧を評価するための電圧評価部を備え、前記燃料電池単セルを複数個積層してなる燃料電池スタックの制御方法であって、前記電力取り出し部を介して、前記電圧評価部から出力された前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に応じた信号に基づいて、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧を推定し、推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧に基づいて、該１又は複数の燃料電池単セルの運転条件を変化させることを特徴とする。
【００２３】
また、前記発明に係る燃料電池スタックの制御方法において、推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０．９Ｖ以上であるか否かを判定し、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０．９Ｖ以上であると判定した場合、前記電圧評価部を用いて、該１又は複数の燃料電池単セルが有する一対の電極間に電流を流すことが好ましい。
【００２４】
また、前記発明に係る燃料電池スタックの制御方法において、推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であるか否かを判定し、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であると判定した場合、該１又は複数の燃料電池単セルに対して供給する燃料ガスの流量を増大することが好ましい。
【００２５】
また、前記発明に係る燃料電池スタックの制御方法において、推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であるか否かを判定し、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖより大きく０．４Ｖ以下の範囲内であると判定した場合、前記１又は複数の燃料電池単セルに対して供給する酸化剤ガスの流量を増大することが好ましい。
【００２６】
また、前記発明に係る燃料電池スタックの制御方法において、推定した前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖ以下であるか否かを判定し、前記１又は複数の燃料電池単セルの電圧が０Ｖ以下であると判定した場合、前記電圧評価部を用いて、該１又は複数の燃料電池単セルが有する一対の電極間を短絡することが好ましい。
【００２７】
また、前記発明に係る燃料電池スタックの制御方法において、前記電圧評価部は、温度を測定するための温度センサを有し、該温度センサによって測定された温度に応じた電気信号を前記電力取り出し部を介して外部へ出力するように構成され、前記燃料電池単セルが有するセパレータには冷却水用の流路が形成されており、前記電力取り出し部を介して、前記電圧評価部から出力された前記温度に応じた電気信号に基づいて、前記１又は複数の燃料電池単セルの温度が該１又は複数の燃料電池単セルと隣り合う１又は複数の燃料電池単セルの温度よりも所定値以上高いか否かを判定し、前記１又は複数の燃料電池単セルの温度が該１又は複数の燃料電池単セルと隣り合う１又は複数の燃料電池単セルの温度よりも所定値以上高いと判定した場合、前記１又は複数の燃料電池単セルが有するセパレータに形成された前記冷却水用の流路に対して供給する冷却水の流量を増大することが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックおよびその燃料電池スタックを備える燃料電池発電システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すとおり、本実施の形態の燃料電池スタック３は、後述するように構成された複数のセル１，１…を備えている。各セル１，１…は、一対の電極５，６を備えている。これらの各セル１，１…が備える電極５，６は、負荷８と接続されている電力取り出し線１００に接続されている。各セル１，１…における発電電力は、電力取り出し線１００を介して負荷８へ供給される。
【００３０】
図１に示すとおり、３個のセル１，１，１ごとに、電圧評価部として機能する集積回路（ＩＣ）４が設けられている。なお、ここでは、１個の集積回路４を設けているセル１，１…の集合の単位をセル集合体２と呼ぶことにする。したがって、本実施の形態では、セル集合体２が３個のセル１，１，１から構成されていることになる。なお、セル集合体２を構成するセル１，１…の数が３に限られないことは後述するとおりである。
【００３１】
各セル集合体２にはそれぞれ、当該セル集合体２を他のセル集合体２から識別するための識別番号が予め割り当てられている。このように割り当てられた識別番号は、各集積回路４の図示しないメモリに記憶されている。
【００３２】
集積回路４が有する２つの端子のうちの一方の端子は、セル集合体２の両端に位置するセル１，１のうちの一方のセル１の電極５と接続されている。また、他方の端子は、同じく他方のセル１の電極６と接続されている。これにより、集積回路４は、セル集合体２全体の電圧を測定することが可能になる。集積回路４は、後述するようにして、測定したセル集合体２の電圧に応じた信号を、電極５，６を介して電力取り出し線１００に出力する。
【００３３】
前述したように、集積回路４はセル集合体２が具備する一対の電極５，６と接続されているため、セル集合体２の発電電力を電源にすることができる。
【００３４】
ところで、シリコン系の集積回路を安定して動作させるための駆動電圧は１．５Ｖ以上であることが好ましい。一方、通常の場合、各セル１，１…の起電力は０．７乃至０．９Ｖ程度である。したがって、セル集合体２を構成するセル１，１…の数は２以上が好ましく、３以上がより好ましい。
【００３５】
しかしながら、低電圧で動作させることが可能な集積回路を用いる場合であれば、セル集合体２が１個のセル１から構成されていてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
電力取り出し線１００には、各セル１，１…の電極５，６および負荷８の他に、セル電圧検出回路７が接続されている。このセル電圧検出回路７は、電力取り出し線１００に出力された燃料電池スタック３の発電出力および各集積回路４，４…から出力された出力信号を受け取り、発電出力と前記出力信号とを分離する。そして、セル電圧検出回路７は、その出力信号に基づいてセル集合体２の電圧を検出する。
【００３７】
なお、セル電圧検出回路７が発電出力と出力信号とを容易に分離することができるようにするために、出力信号は交流であることが必要となる。また、複数の集積回路４，４…から出力された複数の出力信号のクロスオーバーを防止するために、集積回路４から出力される出力信号はデジタル化されていることが好ましい。
【００３８】
また、燃料電池スタック３には、空気加湿器９ａを介してブロア１０ａが、燃料ガス加湿器９ｂを介して燃料ガス生成部１０ｂが接続されている。
【００３９】
ブロア１０ａは、空気を燃料電池スタック３に供給する空気供給部である。ブロア１０ａから出力された空気は、空気加湿器９ａによって加湿された後、燃料電池スタック３に供給される。
【００４０】
一方、燃料ガス生成部１０ｂは、外部より供給された原料を、水蒸気雰囲気で改質して水素リッチな燃料ガスを生成する。燃料ガス生成部１０ｂにて生成された燃料ガスは、燃料ガス加湿器９ｂによって加湿された後、燃料電池スタック３に供給される。
【００４１】
前述したセル電圧検出回路７，ブロア１０ａ，及び燃料ガス生成部１０ｂは、制御装置５０と接続されている。制御装置５０は、これらのセル電圧検出回路７，ブロア１０ａ，及び燃料ガス生成部１０ｂの動作を制御する。
【００４２】
また、制御装置５０は、各セル１，１…が有する集積回路４と通信することが可能なように構成されており、集積回路４に対して各種の命令を行うことができる。
【００４３】
次に、燃料電池スタック３の詳細な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタック３の構成を模式的に示す断面図である。図２に示すとおり、燃料電池スタック３は、後述するように構成された複数のセル１，１…が積層されて構成されている。
【００４４】
各セル１，１…は、ＭＥＡ１０１と、そのＭＥＡ１０１を挟持する一対のセパレータ１５，１６とにより構成されている。
【００４５】
ＭＥＡ１０１は、イオン交換膜である高分子電解質膜１１と、この高分子電解質膜１１を図示しない一対の触媒層を介して挟持する一対の電極層１２，１３とから構成される。これらの電極層１２，１３のうち、一方の電極層１２は燃料ガスが供給されるアノード側電極層であり、他方の電極層１３は空気が供給されるカソード側電極層である。
【００４６】
ＭＥＡ１０１において、高分子電解質膜１１の外縁部は、ガスケット１４により覆われている。このガスケット１４により、ＭＥＡ１０１と一対のセパレータ１５，１６との間およびこれらのセパレータ１５とセパレータ１６との間がシールされる。
【００４７】
黒鉛板であるセパレータ１５の一方の面には燃料ガス流路１７が、他方の面には冷却水流路１９がそれぞれ形成されている。そして、このセパレータ１５の燃料ガス流路１７が形成されている面がアノード側電極層である電極層１２に圧接されている。
【００４８】
また、同じく黒鉛板であるセパレータ１６の一方の面には空気流路１８が、他方の面には冷却水流路１９がそれぞれ形成されている。そして、このセパレータ１６の空気流路１８が形成されている面がカソード側電極層である電極層１３に圧接されている。
【００４９】
このように、セパレータ１５および電極層１２は電気的に接続されており、これらが図１に示す電極５に相当する。同様にして、セパレータ１６および電極層１３は電気的に接続されており、これらが図１に示す電極６に相当する。
【００５０】
セル集合体２は、３個のセル１，１，１が積層されて構成されている。このセル集合体２の一方の端側に位置するセパレータ１６の下部であって冷却水流路１９の近傍には所定の形状の凹部が形成されており、その凹部に電圧評価部として機能する集積回路４が設けられている。すなわち、集積回路４は、当該セパレータ１６の冷却水流路１９の近傍に埋め込まれている。
【００５１】
セル集合体２を構成する３個のセル１，１，１の上部には、セル１の厚み方向にセル１を貫通する孔が形成されており、その孔にはフッ化エチレンプロピレン樹脂（ＦＥＰ）製のピン２３が挿入されている。このピン２３により３個のセル１，１，１は固定されている。
【００５２】
また、セル集合体２を構成する３個のセル１，１，１の下部には、同様にして貫通する孔が形成されている。但し、この孔は、セル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６を貫通していない。この孔には、ＦＥＰ製の絶縁体２２で覆われた金属ピン２１が挿入されている。そして、金属ピン２１の一方はセル集合体２の一方の端に位置するセパレータ１５と接続されており、他方はセル集合体２の他方の端に位置するセパレータ１６に前述したようにして埋め込まれている集積回路４と接続されている。これにより、集積回路４が有する２つの端子は、セル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６とそれぞれ導通された状態となる。
【００５３】
次に、本実施の形態の燃料電池スタック３およびその燃料電池スタック３を備える燃料電池発電システムの動作について説明する。
【００５４】
まず、燃料電池スタック３に対して、空気加湿器９ａを介してブロア１０ａから空気を、燃料ガス加湿器９ｂを介して燃料ガス生成部１０ｂから燃料ガスをそれぞれ供給する。これにより、各セル１，１…の一対の電極層１２，１３に燃料ガス，空気がそれぞれ供給される。その結果、ＭＥＡ１０１において燃料ガスと空気中の酸素とが反応し、発電する。各セル１，１…における発電電力は電力取り出し線１００を介して負荷８へ供給される。
【００５５】
以上のような通常運転が行われている間、各セル集合体２ごとに設けられている集積回路４は、セル集合体２の発電電力を電源として動作し、次に説明する処理を実行する。
【００５６】
図４は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタック３が備える集積回路４の処理手順を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、集積回路４は、該集積回路４が有する２つの端子がそれぞれ接続されているセパレータ１５とセパレータ１６との間、すなわちセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５とセパレータ１６との間の電圧を測定する（Ｓ１１）。
【００５８】
次に、集積回路４は、前述したようにメモリに記憶されている識別番号と、ステップＳ１１にて測定した電圧の値とを用いて、デジタル化された出力信号を生成する（Ｓ１２）。例えば、識別番号が３桁の値であり、出力信号を６桁の数字で表す場合であれば、集積回路４は、出力信号の上３桁を識別番号とし、同じく下３桁をステップＳ１１にて測定した電圧の値をｍＶで表した場合の上から３桁の値とする。
【００５９】
ステップＳ１２にて出力信号を生成した集積回路４は、その出力信号をセパレータ１５，１６を介して電力取り出し線１００に対して出力する（Ｓ１３）。
【００６０】
燃料電池スタックが稼働している間、集積回路４は以上のステップＳ１１乃至Ｓ１３を繰り返し実行する。
【００６１】
以上のようにして集積回路４から出力された出力信号は、電力取り出し線１００に接続されているセル電圧検出回路７によって検波される。ところで、集積回路４はセル集合体２の数だけ存在するため、セル電圧検出回路７は複数の集積回路４から繰り返し出力される出力信号を検波することになる。そのため、各出力信号が重なることにより、セル電圧検出回路７にて出力信号を正しく認識することができない事態が生じ得る。
【００６２】
以上のような事態を回避するためには、各集積回路４が所定の時間間隔で出力信号を出力するようにすればよい。この時間間隔は、出力信号の入出力に要する時間およびセル集合体２の数に依存する。例えば、出力信号の入出力が０．０１秒以内に終了し、且つセル集合体２の数が１００程度である場合であれば、各集積回路４が１０秒以上の間隔で出力信号を出力することにより、複数の出力信号が重なる確率が比較的小さくなる。実用上、セル電圧の監視は１分ごとに行う程度で十分であるため、１分程度の間隔で出力信号を出力すればよい。このように集積回路４が１分程度の間隔で出力信号を出力する場合であれば、複数の出力信号が重なる確率は極めて低くなる。
【００６３】
セル電圧検出回路７は、集積回路４から出力された出力信号を検波した場合、その出力信号を制御装置５０へ出力する。制御装置５０は、その出力信号にしたがって燃料電池スタック３の運転条件を変化させるべく、以下のような処理を実行する。
【００６４】
制御装置５０は、セル電圧検出回路７を介して、集積回路４から出力された出力信号を受け取った場合、その出力信号に含まれている識別番号に基づいてどの集積回路４から出力された信号であるのかを特定するとともに、その特定された集積回路４に係るセル集合体２の電圧を前記出力信号に基づいて把握する。そして、制御装置５０は、セル集合体２の電圧をそのセル集合体２を構成するセル１，１…の数で除することにより、当該セル１，１それぞれの電圧を推定する。本実施の形態の場合、セル集合体２を構成するセル１，１…の数は３であるため、例えばあるセル集合体２の電圧が２．４Ｖである場合、制御装置５０は、そのセル集合体２を構成する各セル１，１それぞれの電圧を０．８Ｖと推定する。その後、制御装置５０は、図５のフローチャートに示す処理を実行する。
【００６５】
図５は、本発明の実施の形態１の燃料電池スタック３の制御に伴う制御装置５０の処理手順を示すフローチャートである。
【００６６】
まず、制御装置５０は、前述したようにして推定したセル１の電圧の推定値が０．９Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ２２）。ここで、推定値が０．９Ｖ以上であると判定した場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、制御装置５０は、そのセル１を含むセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６間に微少電流を流すように、該セル集合体２に設けられた集積回路４に命令し（Ｓ２３）、処理を終了する。
【００６７】
このように、セル１の電圧が０．９Ｖ以上である場合、セル集合体２が開回路状態（負荷が接続されていない状態）になっているものと考えられる。この状態が長時間保持されると、カソード側電極層である電極層１３の触媒の酸化が進行し、その結果高分子電解質膜１１の分解が起きるため、ＭＥＡ１０１が劣化することになる。本実施の形態では、ステップＳ２３において、集積回路４を用いて、セル集合体２の両端のセパレータ１５，１６間に微少電流を流させることによって、セル集合体２の電圧を低下させ、ＭＥＡの劣化を防止することができる。
【００６８】
一方、ステップＳ２２にて推定値が０．９Ｖよりも小さいと判定した場合（Ｓ２２でＮＯ）、制御装置５０は、その推定値が０Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４）。ここで、推定値が０Ｖ以下であると判定した場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、制御装置５０は、そのセル１を含むセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６間を短絡するように集積回路４に命令する（Ｓ２５）。
【００６９】
このように、セル１の電圧が０Ｖ以下である場合、セル１が発電していないにもかかわらず強制的に電流が流されているものと考えられる。この場合、セル１は不良であると判定できるため、制御装置５０は、ステップＳ２５にてそのようなセル１を含むセル集合体２を短絡させる。
【００７０】
次に、制御装置５０は、当該セル集合体２を交換する必要がある旨を示す警告信号を出力する（Ｓ２６）。オペレータは、このようにして出力された警告信号にしたがって、セル集合体２の交換作業を実施することになる。
【００７１】
また、ステップＳ２４にて推定値が０Ｖよりも大きいと判定した場合（Ｓ２２でＮＯ）、制御装置５０は、推定値が０．４Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ２７）。ここで、推定値が０．４Ｖより大きいと判定した場合（Ｓ２７でＮＯ）、制御装置５０は処理を終了する。
【００７２】
一方、ステップＳ２７において推定値が０．４Ｖ以下であると判定した場合（Ｓ２７でＹＥＳ）、制御装置５０は、後述する流量増大処理を実行する（Ｓ２８）。
【００７３】
なお、推定値が０．４Ｖ以下であるときに流量増大処理を実行するのは、以下の理由による。一般的に、通常運転時では各セルの電圧は０．７から０．９Ｖの範囲内にあるが、運転条件が移行するときには一時的に０．５Ｖ程度まで電圧が低下することがある。一方、ＭＥＡが劣化したり、セルにガスが行き渡らないために、セルが十分な発電性能を有していない場合、セルの電圧は０．２Ｖから０．３Ｖ程度に大きく低下することがある。このような事情により、０．４Ｖを閾値としておけば、セルの異常を検知できるものと考えられる。
【００７４】
図６は、制御装置５０が実行する流量増大処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、制御装置５０は、セル集合体２の各セル１，１…が有するセパレータ１６の空気流路１８に供給する空気の流量を増大させるべく、ブロア１０ａの動作を制御する（Ｓ３１）。具体的には、例えば空気利用率が４０％の場合はその値が３５％となるように空気流量を増大させ、同じく３５％の場合は３０％となるように空気流量を増大させる等、空気利用率が５％減少するように空気流路１８に供給する空気流量を増大させる。ここで、空気利用率が５％よりも小さい値または大きい値で減少するようにしてもよいことは勿論である。
【００７５】
このようにして空気流量を増大させてから所定時間経過後、制御装置５０は、セル１の電圧の推定値が０．４Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ３２）。ここで、その推定値が０．４Ｖより大きいと判定した場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、制御装置５０は処理を終了する。一方、推定値が０．４Ｖ以下であると判定した場合（Ｓ３２でＮＯ）、制御装置５０は、セル集合体２の各セル１，１…が有するセパレータ１５の燃料ガス流路１７に供給する燃料ガスの流量を増大させるべく、燃料ガス生成部１０ｂの動作を制御する（Ｓ３３）。具体的には、例えば燃料ガス利用率が８０％の場合はその値が７５％となるように燃料流量を増大させ、同じく７５％の場合は７０％となるように燃料流量を増大させる等、燃料ガス利用率が５％減少するように燃料ガス流路１７に供給する燃料流量を増大させる。ここで、燃料ガス利用率が５％よりも小さい値または大きい値で減少するようにしてもよいことは勿論である。
【００７６】
このようにして燃料ガス流量を増大させてから所定時間経過後、制御装置５０は、セル１の電圧の推定値が０．４Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ３４）。ここで、その推定値が０．４Ｖ以下であると判定した場合（Ｓ３４でＮＯ）、制御装置５０は、そのセル１を含むセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６間を短絡するように集積回路４に命令する（Ｓ３５）。そして、制御装置５０は、当該セル集合体を交換する必要がある旨を示す警告信号を出力し（Ｓ３６）、処理を終了する。オペレータは、このようにして出力された警告信号にしたがってセル集合体２の交換作業を実施することになる。
【００７７】
一方、ステップＳ３４にて推定値が０．４Ｖよりも大きいと判定した場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３１にて増大させた空気の流量を元の流量に戻すべく、ブロア１０ａの動作を制御する（Ｓ３７）。そして、所定時間経過した後、制御装置５０は、セル１の電圧の推定値が０．４Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ３８）。ここで、その推定値が０．４Ｖより大きいと判定した場合（Ｓ３８でＹＥＳ）、制御装置５０は処理を終了する。
【００７８】
これに対して、ステップＳ３８にて推定値が０．４Ｖ以下であると判定した場合（Ｓ３８でＮＯ）、制御装置５０は再び空気流量を増大させるべく、ブロア１０ａの動作を制御し（Ｓ３９）、処理を終了する。
【００７９】
なお、以上のように空気流量および／または燃料ガス流量を増大させた場合、制御装置５０は１時間程度経過した後に元の流量に戻し、セル１の電圧の推定値が０．４Ｖより大きいか否かの判定を実行する。そして、推定値が０．４Ｖより大きいと判定した場合は流量を元に戻した状態で運転を継続させ、推定値が０．４Ｖ以下であると判定した場合は再び流量を増大させた状態で運転を継続させる。ここで、流量の増大を行う処理が頻発する場合はメンテナンスが必要である旨を示す信号を制御装置５０が出力するようにしてもよい。
【００８０】
空気および／または燃料ガスが電極全体に行き渡っていないと考えられる場合、電極の濡れが進行しているものと考えられる。このようなセル１に対して、前述したようにして空気および／または燃料ガスの流量を増大させることにより、セル１の安定した動作を確保することができる。
【００８１】
前述したように、制御装置５０から出力された警告信号等にしたがってオペレータがセル集合体２の交換作業を行う。本実施の形態の場合、従来行われていた各セルとセル電圧検出回路との間の配線の取り外し作業等が不要であるため、このようなセル集合体２の交換作業を容易に行うことができる。
【００８２】
ところで、電極の濡れが進行しているセルであっても、燃料電池スタックの中央部および冷却水の入り口から遠い側等の比較的温度が高い場所に配置することによって性能が回復する場合がある。一方、比較的温度が低い場所にある場合は結露が生じて電極の濡れがより一層進行することになる。そこで、オペレータは、セル集合体２の交換作業ではなく、電極の濡れが進行していると判断されるセル１を含むセル集合体２を比較的温度が高い場所に配置する等、セル集合体の入れ替え作業を行う場合もある。本実施の形態の場合、前述したように従来行われていた各セルとセル電圧検出回路との間の配線の取り外し作業等が不要であるため、このような入れ替え作業も容易に行うことができる。
【００８３】
さらに、燃料電池スタック３を覆うように断熱材を取り付けたり、取り付けた断熱材を取り外すような作業についても、本実施の形態では燃料電池スタック３の外部に多くの配線が存在するようなことがないため、容易に行うことができる。
【００８４】
以下、本実施の形態における燃料電池スタックの制御方法を実施した場合（実施例）と他の制御方法を実施した場合（比較例）とを比較して説明する。
【００８５】
［実施例］
図１に示すように、３個のセル１，１，１を一つのセル集合体２とし、セル集合体２毎に１個の集積回路４を設けた。このセル集合体２を２０個積層（６０セル）することにより、燃料電池スタック３を得た。
【００８６】
このような燃料電池スタック３のアノード側電極層である電極層１２に対して、燃料ガス生成部１０ｂで生成した燃料ガスを加湿器９ｂを介して供給した。具体的には、燃料ガス生成部１０ｂにて都市ガスを改質することにより水素を８０％含有する燃料ガスを生成し、加湿器１０ｂで露点７０℃に加湿した後に、その燃料ガスを電極層１２に供給した。
【００８７】
一方、カソード側電極層である電極層１３に対しては、ブロア１０ａから加湿器９ａを介して空気を供給した。ここで、加湿器９ａは露点７０℃となるように空気を加湿した。
【００８８】
本実施例の場合、燃料電池スタックの運転開始時では、燃料ガスの利用率が８０％となり、空気の利用率が５０％となるように、制御装置５０が燃料ガス及び空気の供給量を調節した。そして、電流密度０．２Ａ／ｃｍ２の負荷電流を流しながら発電を行った。
【００８９】
集積回路４は、図４に示したフローチャートにしたがってセル集合体２の電圧に応じた信号を出力した。また、制御装置５０は、集積回路４から出力された信号を用いて、図５に示したフローチャートにしたがって燃料電池スタック３の動作を制御し、図６に示したフローチャートにしたがってガスの流量増大処理を行った。
【００９０】
図１０は、以上のようにして運転を行った場合における、燃料電池スタック３の電圧（スタック電圧）の変化、並びに空気利用率及び燃料ガス利用率の変化を示すグラフである。なお、図１０では、図６に示したフローチャート中の符号が付された矢符が示されているが、これらの矢符はその付された符号が示すステップを実行したときのスタック動作時間を指し示している。
【００９１】
図１０に示すように、スタック動作時間が６０００時間を超えるまで、ステップＳ３５が一度も実行されることはなかった。すなわち、燃料電池スタック３を構成するすべてのセル集合体２，２…が稼働し続けた。
【００９２】
スタック動作時間が６３００時間付近に到達したところで、ステップＳ３５が実行され、１つのセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６間が短絡された。この場合、警告信号が出力されたため（Ｓ３６）、当該セル集合体２を容易に特定することができた。
【００９３】
［比較例］
前述した実施例と同様に、３個のセルを一つのセル集合体とし、このセル集合体を２０個積層（６０セル）させて比較例に用いる燃料電池スタックを得た。ここで、実施例とは異なり、電圧評価部として機能する集積回路は設けなかった。
【００９４】
なお、本比較例において、燃料電池スタックの運転開始時では、燃料ガスの利用率が７５％となり、空気の利用率が４０％となるように、制御装置５０が燃料ガス及び空気の供給量を調節した。
【００９５】
また、実施例と同様に、電流密度０．２Ａ／ｃｍ２の負荷電流を流しながら発電を行った。
【００９６】
図１１は、比較例における燃料電池スタック３の電圧（スタック電圧）の変化を示すグラフである。図１１に示すとおり、スタック動作時間が４０００時間を超えた辺りから、急激にスタック電圧が低下した。なお、その後、燃料ガス及び空気の供給量を増大させたとしても、スタック電圧が増大することはなかった。
【００９７】
（実施の形態２）
実施の形態１に係る燃料電池スタックの場合、電圧評価部として機能する集積回路がセパレータ内に埋め込まれているが、当該集積回路が他の位置に設けられていてもよいことは言うまでもない。実施の形態２に係る燃料電池スタックは、集積回路がセル集合体の外部に設けられたものである。
【００９８】
図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックの構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、集積回路４は、セル集合体２の一方の端に位置するセル１の端面に取り付けられている。集積回路４が有する２つの端子のうちの一方の端子は、当該集積回路４が取り付けられているセル１のセパレータ１６と接続されている。
【００９９】
また、集積回路４が取り付けられている側のセル集合体２の端面には、ＦＥＰ製の絶縁フィルム３２上に金箔３１が形成されたリボン３３が貼着されている。このリボン３３に含まれる金箔３１の一端はセル集合体２の他方の端に位置するセパレータ１５と、その他端は集積回路４が有する２つの端子のうちの他方の端子とそれぞれ接続されている。
【０１００】
なお、本実施の形態では、実施の形態１の場合のようにＦＥＰピンによるセルの固定は行われていない。
【０１０１】
本実施の形態のその他の構成については実施の形態１の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
以上のように、集積回路４がセル集合体２の外部に設けられた場合であっても、当該集積回路４がセル集合体２の両端に位置するセパレータ１５，１６と電気的に接続されていれば、実施の形態１の場合と同様な動作が可能となる。
【０１０３】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る燃料電池スタックは、電圧評価部として機能する集積回路がセルの温度を測定する手段を有しているものである。
【０１０４】
図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックの構成を模式的に示す断面図である。図７に示すように、集積回路４は、セル集合体２の温度を測定するための温度センサ４０を有している。なお、本実施の形態のその他の構成については実施の形態１の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【０１０５】
次に、本実施の形態の燃料電池スタックおよびその燃料電池スタックを備える燃料電池発電システムの動作について説明する。
【０１０６】
実施の形態１の場合と同様にして通常運転が行われる。この通常運転が行われている間、各セル集合体２ごとに設けられている集積回路４は次に説明する処理を実行する。
【０１０７】
図８は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタック３が備える集積回路４の処理手順を示すフローチャートである。
【０１０８】
まず、集積回路４は、セル集合体２の両端に位置するセパレータ１５とセパレータ１６との間の電圧を測定する（Ｓ４１）。次に、集積回路４は、温度センサ４０を用いて、セル集合体２の温度を測定する（Ｓ４２）。
【０１０９】
このようにして電圧および温度を測定した集積回路４は、それらの測定値と、メモリに記憶されている識別番号とを用いて、デジタル化された出力信号を生成する（Ｓ４３）。
【０１１０】
ステップＳ４３にて出力信号を生成した集積回路４は、その出力信号をセパレータ１５，１６を介して電力取り出し線１００に対して出力する（Ｓ４４）。
【０１１１】
集積回路４は、燃料電池スタック３が稼働している間、以上のステップＳ４１乃至Ｓ４４を繰り返し実行する。なお、集積回路４が出力信号を出力する時間間隔については実施の形態１で説明したとおりである。
【０１１２】
制御装置５０は、セル電圧検出回路７を介して集積回路４から出力された出力信号を受け取った場合、実施の形態１の場合と同様に、その出力信号に含まれている識別番号に基づいてどの集積回路４から出力された信号であるのかを特定するとともに、その特定された集積回路４に係るセル集合体２の電圧を前記出力信号に基づいて把握する。また、制御装置５０は、前記出力信号に基づいて、セル集合体２の温度を把握する。
【０１１３】
その後、制御装置５０は、実施の形態１において図５および図６を参照して説明した処理を実行するとともに、以下に説明する処理を実行する。
【０１１４】
図９は、本発明の実施の形態３の燃料電池スタック３の制御に伴う制御装置５０の処理手順を示すフローチャートである。
【０１１５】
制御装置５０は、各集積回路４から出力された出力信号に基づいて、隣り合う２つのセル集合体２の温度を比較し、一方のセル集合体２の温度が他方のセル集合体２の温度よりも２℃以上高いか否かを判定する（Ｓ５１）。ここで、２℃以上高くないと判定した場合（Ｓ５１でＮＯ）、制御装置５０は処理を終了する。
【０１１６】
一方、ステップＳ５１で２℃以上高いと判定した場合（Ｓ５１でＹＥＳ）、制御装置５０は、温度が２℃高い方のセル集合体２の各セル１，１…が有するセパレータ１５，１６の冷却水流路１９に供給する冷却水の流量を増大させる（Ｓ５２）。これにより、当該セル集合体２に冷却水が充分に行き渡り、その温度を低下させることができる。そのため、温度が高くなることにより生じるセル１の劣化を防止することができる。
【０１１７】
制御装置５０は、冷却水の流量を増大させてから１時間程度経過した後、冷却水の流量を元に戻す（Ｓ５３）。その後ステップＳ５１へ戻り、再び、当該セル集合体２の温度が隣り合うセル集合体２の温度よりも２℃以上高いか否かを判定する。
【０１１８】
以上の処理はすべてのセル集合体２に対して実行される。これにより、すべてのセル集合体２の安定動作を確保することができる。
【０１１９】
隣り合うセル集合体２よりも温度が２℃高いと判定されたセル集合体２が存在する場合であって、そのセル集合体２を構成する各セル１，１…の電圧が０．４Ｖ以下であるときは、そのセル１が有する高分子電解質膜１１に穴が空いてしまったために燃料が燃焼しているものと考えられる。そのため、制御装置５０が、集積回路４から出力された出力信号に基づいて、そのようなセル１が存在すると判定した場合、セル集合体２の交換を迅速に行うべきである旨を示す警告信号を出力するようにすることが好ましい。
【０１２０】
なお、本実施の形態では隣り合うセル集合体２，２の温度の差が２℃以上である場合に冷却水の流量を増大させているが、これに限られるわけではなく、この差が１℃以上または３℃以上等の場合に冷却水の流量を増大させるようにしてもよいことは言うまでもない。
【０１２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る燃料電池スタックの場合、電力取り出し線を用いてセル電圧の検出を行うことができるため、簡易な構成とすることができる。
【０１２２】
また、本発明に係る燃料電池スタックの制御方法の場合、燃料電池スタックを安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックおよびその燃料電池スタックを備える燃料電池発電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックが備える集積回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の燃料電池スタックの制御に伴う制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、制御装置が実行する流量増大処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックの構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックが備える集積回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３の燃料電池スタックの制御に伴う制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施例における、燃料電池スタックの電圧の変化、並びに空気利用率及び燃料ガス利用率の変化を示すグラフである。
【図１１】比較例における燃料電池スタックの電圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  セル
２  セル集合体
３  燃料電池スタック
４  集積回路
５  電極
６  電極
８  負荷
７  セル電圧検出回路
９ａ  空気加湿器
９ｂ  燃料ガス加湿器
１０ａ  ブロア
１０ｂ  燃料ガス生成部
１１  高分子電解質膜
１２  電極層
１３  電極層
１４  ガスケット
１５  セパレータ
１６  セパレータ
１７  燃料ガス流路
１８  空気流路
１９  冷却水流路
２１  金属ピン
２２  絶縁体
２３  ピン
３１  金箔
３２  絶縁フィルム
３３  リボン
４０  温度センサ
５０  制御装置
１００  電力取り出し線
１０１  ＭＥＡ
【図１】
2005019042.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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